CN204936865U - 一种电动叉车驱动系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动叉车驱动系统，包括：电源电路、主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路。电源电路的输出端分别与主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路的电源输入端相连。主控电路的控制信号输出端与驱动保护电路的控制信号输入端相连。驱动保护电路的驱动信号输出端与驱动开关的驱动信号输入端相连，驱动保护电路的反馈信号输入端与输出电流检测电路的反馈信号输出端相连。驱动开关的电流输出端通过电流检测电路后与电动叉车的电机相连。通过本实用新型的方案，能够解决大功率电动叉车驱动电路中存在的散热、均流、保护、低电感结构控制等诸多问题。

Description

一种电动叉车驱动系统

技术领域

本实用新型涉及新能源汽车电机驱动技术领域，尤其涉及一种电动叉车驱动系统。

背景技术

电动叉车具有低排放甚至零排放、热辐射低、噪音低且环境优化等特点，是节能、环保和可持续发展的新型场地运输工具，具有广阔的发展前景。

电动叉车驱动控制器要实现产业化和批量化生产，必须解决集成分组控制单元PCU技术、电磁兼容技术与高压安全技术、热管理技术、系统故障诊断与失效策略、制动力分配与能量回馈策略、主动安全控制技术、整车匹配与标定等关键技术。因此，有必要研发一种安全可靠的低电压大电流电动叉车驱动电路。同行业电动叉车驱动控制器所用功率器件一般为多只MOSFET单管并联以达到更大输出功率，然而，多只MOSFET单管并联要解决驱动电路散热、均流、保护、低电感结构控制等问题。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种电动叉车驱动系统，能够解决大功率电动叉车驱动电路中存在的散热、均流、保护、低电感结构控制等诸多问题。

为了达到上述目的，本实用新型提出了一种电动叉车驱动系统，该驱动系统包括：电源电路、主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路。

电源电路的输出端分别与主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路的电源输入端相连。

主控电路的控制信号输出端与驱动保护电路的控制信号输入端相连。

驱动保护电路的驱动信号输出端与驱动开关的驱动信号输入端相连，驱动保护电路的反馈信号输入端与输出电流检测电路的反馈信号输出端相连。

驱动开关的电流输出端通过电流检测电路与电动叉车的电机相连

优选地，驱动开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。

该MOSFET为六个，其中，第一MOSFET、第二MOSFET和第三MOSFET的漏极相连后与电源电路的输出端的正极相连；第四MOSFET、第五MOSFET和第六MOSFET的源极相连后与电源电路的输出端的负极相连；第一MOSFET的源极与第四MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第一电流输出端，第二MOSFET的源极与第五MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第二电流输出端，第三MOSFET的源极与第六MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第三电流输出端。

优选地，驱动保护电路包括驱动电路、第一过压保护电路、第二过压保护电路。

驱动电路的驱动信号输出端与MOSFET的栅极相连；第一过压保护电路并联于MOSFET的栅极和源极之间；第二过压保护电路并联于MOSFET的漏极和源极之间。

优选地，第一过压保护电路为稳压管；第二过压保护电路为齐纳二极管或电阻电容RC缓冲电路。

优选地，输出电流检测电路包括电流传感器与输出电流反馈电路。

电流传感器的输入端与MOSFET的第一电流输出端、第二电流输出端或第三电流输出端相连；电流传感器的输出端与输出电流反馈电路的电流输入端相连。

优选地，电源电路包括：相互连接的驱动电源和电源控制电路。

驱动电源通过电源控制电路分别与主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路相连。

优选地，电源控制电路包括：依次连接的直流/直流DC/DC变换电路和稳压电路。

DC/DC变换电路的电压输入端与驱动电源的输出端相连，DC/DC变换电路的电压输出端与稳压电路的输入端相连，稳压电路的输出端分别与驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路的电源输入端相连。

优选地，该系统还包括：控制器局域网络CAN总线接口电路；驱动保护电路通过CAN总线接口电路与主控电路相连。

优选地，电源电路还包括：直流母线纹波控制电源电路；直流母线纹波控制电源电路连接于驱动电源和电源控制电路之间。

与现有技术相比，本实用新型包括：电源电路、主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路。电源电路的输出端分别与主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路的电源输入端相连。主控电路的控制信号输出端与驱动保护电路的控制信号输入端相连。驱动保护电路的驱动信号输出端与驱动开关的驱动信号输入端相连，驱动保护电路的反馈信号输入端与输出电流检测电路的反馈信号输出端相连。驱动开关的电流输出端通过电流检测电路后与电动叉车的电机相连。通过本实用新型的方案，能够解决大功率电动叉车驱动电路中存在的散热、均流、保护、低电感结构控制等诸多问题。

附图说明

下面对本实用新型实施例中的附图进行说明，实施例中的附图是用于对本实用新型的进一步理解，与说明书一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限制。

图1为本实用新型的电动叉车驱动系统组成框图；

图2为本实用新型的电动叉车驱动系统组成结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述，并不能用来限制本实用新型的保护范围。

为了解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种安全可靠、稳定性强、易于批量生产且适用于大功率电动叉车驱动电路。

具体地，为了达到上述目的，本实用新型提出了一种电动叉车驱动系统01，如图1和图2所示，该驱动系统包括：电源电路02、主控电路03、驱动保护电路04、驱动开关05和输出电流检测电路06。

本实用新型公开一种低电压大电流电动叉车驱动电路，电源电压40V-80V，电机电流300A，驱动电机功率15KW，瞬时功率可达28KW以满足电动叉车、环卫车、工程车等纯电池供电的电动车动力需求。

电源电路02的输出端分别与主控电路03、驱动保护电路04、驱动开关05和输出电流检测电路06的电源输入端相连。

优选地，电源电路02包括：相互连接的驱动电源021和电源控制电路022。

驱动电源021通过电源控制电路022分别与主控电路03、驱动保护电路04、驱动开关05和输出电流检测电路06的电源输入端相连。

优选地，电源控制电路022包括：依次连接的直流/直流DC/DC变换电路和稳压电路。

DC/DC变换电路的电压输入端与驱动电源021的输出端相连，DC/DC变换电路的电压输出端与稳压电路的输入端相连，稳压电路的输出端分别与驱动保护电路04、驱动开关05和输出电流检测电路06的电源输入端相连。

电源控制电路022经DC/DC变换和稳压后提供给各个电路所需要的电源。

优选地，电源电路还包括：直流母线纹波控制电源电路08；直流母线纹波控制电源电路08连接于驱动电源021和电源控制电路022之间。

主控电路03的控制信号输出端与驱动保护电路04的控制信号输入端相连。

主控电路03用于产生电机的驱动控制信号，并检测电机的运行状态。

驱动保护电路04的驱动信号输出端与驱动开关05的驱动信号输入端相连，驱动保护电路04的反馈信号输入端与输出电流检测电路06的反馈信号输出端相连。

驱动保护电路04，用于接收主控电路03发送的驱动控制信号，并将驱动控制信号转换成差分驱动信号，将该差分驱动信号放大后发送给驱动开关05。

驱动保护电路04还用于：接收到输出电流检测电路06反馈的工作电流后，判断工作电流是否大于或等于预设的安全电流门限值，当工作电流大于或等于预设的安全电流门限值时，启动延时保护或断电保护功能；当工作电流小于预设的安全电流门限值时，忽略该工作电流。

优选地，驱动保护电路04包括驱动电路041、第一过压保护电路042、第二过压保护电路043。

驱动电路041的驱动信号输出端与MOSFET的栅极相连；第一过压保护电路042并联于MOSFET的栅极和源极之间；第二过压保护电路043并联于MOSFET的漏极和源极之间。

优选地，第一过压保护电路042为稳压管；第二过压保护电路043为齐纳二极管或电阻电容RC缓冲电路。

驱动开关05的电流输出端通过电流检测电路06与电动叉车的电机相连。在本实用新型实施例中，本实用新型的低电压大电流电动叉车驱动电路可以驱动三相异步电机也可驱动永磁同步电机。

驱动开关05，用于根据放大后的差分驱动信号对多个驱动开关器件进行打开或闭合，控制电机的工作电流的输出。

优选地，驱动开关05为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。

该MOSFET为六个，其中，第一MOSFET、第二MOSFET和第三MOSFET的漏极相连后与电源电路的输出端的正极相连；第四MOSFET、第五MOSFET和第六MOSFET的源极相连后与电源电路的输出端的负极相连；第一MOSFET的源极与第四MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第一电流输出端，第二MOSFET的源极与第五MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第二电流输出端，第三MOSFET的源极与第六MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第三电流输出端。

在本实用新型实施例中，当驱动开关05选择MOSFET时，场效应晶体管MOSFET自身拥有众多优点，但是，MOSFET管具有较脆弱的承受短时间过载能力，特别是在高频应用场合，所以在应用功率MOSFET时必须为其设计合理的保护电路来提高器件的可靠性。

在本实用新型实施例中，驱动电路041直接驱动功率管会引起驱动的功率管快速的开通或关断，有可能造成功率管漏极和源极之间的电压震荡，或者有可能造成功率管遭受过高的di/dt而引起误导通。为了避免上述现象发生，通常在MOSFET驱动电路的输出端与MOSFET管的栅极之间串联一个电阻，电阻的大小一般选取几十欧姆。

第一过压保护电路042用于防止栅极和源极之间的过电压。由于栅极和源极的阻抗很高，漏极与源极之间的电压突变会通过极间电容耦合到栅极而产生相当高的栅极和源极间的尖峰电压，此电压会使很薄的栅源氧化层击穿，同时栅极很容易积累电荷也会使栅源氧化层击穿，所以要在MOSFET管栅极并联第一过压保护电路042，该第一过压保护电路042可以为一个稳压管，以限制栅极电压在稳压管的稳压值以下，保护MOSFET管不被击穿，MOSFET栅极会并联一个释放电阻，为了释放栅极电荷，不让栅极的电荷积累。

第二过压保护电路043用于防止漏极和源极之间的过电压。虽然漏极和源极之间的击穿电压VDS一般都很大，但如果漏极和源极不加保护电路，同样可能因为期间开关瞬间电流的突变而产生漏极尖峰电压，进而损坏MOSFET管，功率管开关速度越快，产生的过电压也就越高。为了防止期间损坏，通常添加第二过压保护电路043，即，采用齐纳二极管钳位和RC缓冲电路等保护措施。

优选地，驱动保护电路04还用于实现以下一种或多种保护功能：堵转保护、软启动和MOSFET的动态保护。

在本实用新型实施例中，当电流过大或者发生短路时，功率MOSFET漏极与源极之间的电流会迅速增加并超过额定值，必须在过流极限值所规定的时间内关断功率MOSFET，否则器件将会被烧坏，因此，增加了输出电流检测电路06，当电流达到一定值，通过关闭驱动的电路驱动控制继电器来保护MOSFET管。

优选地，输出电流检测电路06包括电流传感器061与输出电流反馈电路062。

电流传感器061的输入端与MOSFET的第一电流输出端、第二电流输出端和/或第三电流输出端相连；用于检测MOSFET的输出电流，电流传感器061的输出端与输出电流反馈电路062的电流输入端相连，将检测到的输出电流发送给输出电流反馈电路062进行处理，并通过处理后的反馈电流控制电路驱动控制继电器的导通与关断。

优选地，该系统还包括：控制器局域网络CAN总线接口电路07；驱动保护电路04通过CAN总线接口电路07与主控电路03相连，接受主控电路03的控制指令信息的同时传送驱动保护电路的状态信息。

基于CAN总线的新能源汽车故障诊断系统，具有可靠性高，电磁兼容性好，传输速率高，能够满足对各个电气部件进行实时监控。

与现有技术相比，本实用新型包括：电源电路、主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路。电源电路的输出端分别与主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路的电源输入端相连。主控电路的控制信号输出端与驱动保护电路的控制信号输入端相连。驱动保护电路的驱动信号输出端与驱动开关的驱动信号输入端相连，驱动保护电路的反馈信号输入端与输出电流检测电路的反馈信号输出端相连。驱动开关的电流输出端通过电流检测电路后与电动叉车的电机相连。通过本实用新型的方案，能够解决大功率电动叉车驱动电路中存在的散热、均流、保护、低电感结构控制等诸多问题。

需要说明的是，以上所述的实施例仅是为了便于本领域的技术人员理解而已，并不用于限制本实用新型的保护范围，在不脱离本实用新型的发明构思的前提下，本领域技术人员对本实用新型所做出的任何显而易见的替换和改进等均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电动叉车驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括：电源电路、主控电路、驱动保护电路、驱动开关和输出电流检测电路；

所述电源电路的输出端分别与所述主控电路、所述驱动保护电路、所述驱动开关和所述输出电流检测电路的电源输入端相连；

所述主控电路的控制信号输出端与所述驱动保护电路的控制信号输入端相连；

所述驱动保护电路的驱动信号输出端与所述驱动开关的驱动信号输入端相连，所述驱动保护电路的反馈信号输入端与所述输出电流检测电路的反馈信号输出端相连；

所述驱动开关的电流输出端通过所述电流检测电路与所述电动叉车的电机相连。

2.如权利要求1所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述驱动开关为金属-氧化物半导体场效应晶体管MOSFET；

所述MOSFET为六个，其中，第一MOSFET、第二MOSFET和第三MOSFET的漏极相连后与所述电源电路的所述输出端的正极相连；第四MOSFET、第五MOSFET和第六MOSFET的源极相连后与所述电源电路的所述输出端的负极相连；所述第一MOSFET的源极与所述第四MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第一电流输出端，所述第二MOSFET的源极与所述第五MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第二电流输出端，所述第三MOSFET的源极与所述第六MOSFET的漏极相连，并且相连后作为第三电流输出端。

3.如权利要求2所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述驱动保护电路包括驱动电路、第一过压保护电路、第二过压保护电路；

所述驱动电路的所述驱动信号输出端与所述MOSFET的栅极相连；所述第一过压保护电路并联于所述MOSFET的栅极和源极之间；所述第二过压保护电路并联于所述MOSFET的漏极和源极之间。

4.如权利要求3所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述第一过压保护电路为稳压管；所述第二过压保护电路为齐纳二极管或电阻电容RC缓冲电路。

5.如权利要求3所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述输出电流检测电路包括电流传感器与输出电流反馈电路；

所述电流传感器的输入端与所述MOSFET的所述第一电流输出端、所述第二电流输出端和/或所述第三电流输出端相连；所述电流传感器的输出端与所述输出电流反馈电路的电流输入端相连。

6.如权利要求1所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述电源电路包括：相互连接的驱动电源和电源控制电路；

所述驱动电源通过所述电源控制电路分别与所述主控电路、所述驱动保护电路、所述驱动开关和所述输出电流检测电路相连。

7.如权利要求6所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述电源控制电路包括：依次连接的直流/直流DC/DC变换电路和稳压电路；

所述DC/DC变换电路的电压输入端与所述驱动电源相连，所述DC/DC变换电路的电压输出端与所述稳压电路的输入端相连，所述稳压电路的输出端分别与所述驱动保护电路、所述驱动开关和所述输出电流检测电路的所述电源输入端相连。

8.如权利要求6所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述系统还包括：控制器局域网络CAN总线接口电路；所述驱动保护电路通过所述CAN总线接口电路与所述主控电路相连。

9.如权利要求6所述的电动叉车驱动系统，其特征在于，所述电源电路还包括：直流母线纹波控制电源电路；所述直流母线纹波控制电源电路连接于所述驱动电源和所述电源控制电路之间。